基于差分进化算法的无线传感器网络节点分布优化.doc

摘 要:无线传感器网络是由低功耗、低成本、具备感知、存储、数据处理和无线通信能力的传感器节点以自组织和多跳的方式形成的网络，通过数据采集、预处理和节点间的数据交互协作，完成对某种物理现象和环境信息的采集．无线传感器网络有着十分广阔的应用场景，可广泛用于军事国防、生物医疗、环境检测、科学观察和预报等领域．

节点分布优化问题是无线传感器网络规划中的一个基本问题，是设计和规划无线传感器网络的关键．本文针对无线传感器网络节点的分布优化问题，在保证节点相互连通的前提下建立节点分布优化模型，极大化无线传感器网络的有效覆盖面积问题，采用了一种基于差分进化算法的无线传感器网络节点分布优化方案．通过构建节点部署优化模型，将节点部署问题转化为优化问题，然后采用差分进化算法求解优化模型，以网络覆盖率为目标函数，其最优解作为节点的最终配置位置，从而提高了无线传感器网络节点的有效覆率．通过仿真实验表明，该算法能以较小的代价快速完成无线传感器网络节点的分布优化，实现无线传感器网络布局的全局优化．

关键词：无线传感器网络；节点分布；差分进化算法；覆盖率

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1 课题背景和研究意义-1

1.1.1 无线传感器网络概述-1

1.1.2 节点部署研究意义-3

1.2 无线传感器网络国内外研究现状-4

1.3 无线传感器网络节点部署问题研究现状-4

1.4 本文主要研究工作-5

第2章 无线传感器网络的节点部署问题-7

2.1 无线传感器网络分类-7

2.1.1 根据移动能力分类-7

2.1.2 根据节点构成分类-7

2.2 无线传感器网络节点的部署-8

2.2.1 节点部署方式-8

2.2.2 节点部署性能的评价-8

2.3 无线传感器网络覆盖-9

2.3.1 网络覆盖分类-9

2.3.2 网络覆盖性能的评价-10

2.4 无线传感器网络感知模型-11

第3章 差分进化算法概述和模型建立-13

3.1 差分进化算法-13

3.1.1 DE算法原理-13

3.1.2 算法实现步骤-14

3.1.3 参数选择-15

3.2 节点部署优化模型-15

3.2.1 模型描述-15

3.2.2 模型建立与实现-15

第4章 基于差分进化算法的节点部署优化-17

4.1 问题求解模型-17

4.1.1 编码方案-17

4.1.2 适应度函数-17

4.2 算法仿真及结果分析-17

4.2.1 控制参数的选取-18

4.2.2 仿真结果分析-20

第5章 结论与展望-23

5.1 结论-23

5.2 未来展望-23

参考文献-25

致  谢-27

附录A： DE程序-29